糖皮质激素通过发育阶段依赖性调控神经元周围网络基因表达影响精神分裂症风险

《Molecular Neurobiology》：Glucocorticoids Modulate Expression of Perineuronal Net Component Genes and Parvalbumin During Development of Mouse Cortical Neurons

本研究针对产前应激增加子代精神分裂症风险的现象，探讨了糖皮质激素(GCs)对小鼠皮层神经元发育过程中神经元周围网络(PNNs)组分基因表达的调控机制。研究人员发现GCs通过糖皮质激素受体(GR)和非基因组途径，以发育阶段依赖性的复杂方式调控神经蛋白聚糖、多能蛋白聚糖、透明质酸合酶等关键基因，并影响PNN结构和GABA能中间神经元功能，为阐明产前应激致精神分裂症的分子机制提供了新视角。

　　

产前母亲经历严重应激是子代患精神分裂症的重要风险因素。这一现象背后隐藏着怎样的分子机制？科学家们将目光投向了大脑中一类特殊的结构——神经元周围网络(PNNs)。这些由细胞外基质分子构成的网状结构主要包裹着表达小清蛋白(Pvalb)的GABA能中间神经元，如同给这些神经元穿上了一件"保护外衣"。在精神分裂症患者中，不仅PNN结构受损，Pvalb中间神经元的功能也出现异常。那么，产前应激是否通过影响PNN的形成而增加精神分裂症风险呢？

格拉斯哥大学的研究团队在《Molecular Neurobiology》上发表的研究给出了重要线索。他们发现，作为应激反应的关键介质，糖皮质激素能够穿过胎盘屏障进入胎儿体内，可能通过调控PNN组分基因的表达，干扰PNN的正常发育。这项研究首次系统揭示了糖皮质激素在神经元发育过程中对PNN基因表达的复杂调控网络。

研究人员采用了原代小鼠皮层神经元培养体系，通过qPCR、Western blot、WFA荧光标记等技术，分析了不同发育阶段(7、14、21天体外培养)神经元在糖皮质激素处理下PNN组分基因表达的变化。研究特别关注了硫酸软骨素蛋白聚糖家族成员(聚集蛋白聚糖Acan、短小蛋白聚糖Bcan、神经蛋白聚糖Ncan、多能蛋白聚糖Vcan)、透明质酸合酶(Has1、Has2、Has3)、连接蛋白(Hapln4)和腱生蛋白R(TnR)等关键分子。

研究结果显示，糖皮质激素对PNN组分基因的调控具有明显的发育阶段依赖性。在发育早期(7 DIV)，皮质醇主要通过GR受体抑制Ncan、Has1和Has3的mRNA表达；而在发育中期(14 DIV)，皮质醇则通过非GR机制抑制Bcan、Vcan和Hapln4的表达。值得注意的是，到发育后期(21 DIV)，大多数PNN组分基因对糖皮质激素的敏感性显著降低，唯独Pvalb表达仍受到抑制。

在蛋白水平上，研究发现了更为复杂的调控模式。虽然Has3的蛋白表达与mRNA变化一致，但TnR蛋白水平在GR拮抗剂处理后反而升高，提示存在转录后调控机制。进一步研究发现，糖皮质激素能够特异性抑制蛋白酶体的胰凝乳蛋白酶样活性，这可能是其影响蛋白稳定性的重要途径。

最令人印象深刻的是，糖皮质激素暴露显著影响了PNN的形态结构。WFA染色显示，皮质醇处理导致PNN覆盖的树突长度缩短和染色强度降低，这些结构改变在14 DIV和21 DIV均能观察到，且不受GR拮抗剂的影响，表明存在独立的非基因组作用机制。

研究还探讨了GABA能中间神经元相关基因的调控。Gad1表达在发育早期受到GR介导的抑制，而Pvalb表达在发育后期受到非GR机制的抑制，这与PNN组分基因的调控模式相似，提示糖皮质激素可能通过协调调控PNN组分和中间神经元功能，共同影响神经环路成熟。

这项研究的创新之处在于揭示了糖皮质激素对PNN发育的多层次调控：既包括经典的GR介导的基因组作用，也涉及非基因组机制和转录后调控。这种发育阶段依赖性的复杂调控网络，为理解产前应激如何增加精神分裂症风险提供了新的分子框架。

值得注意的是，研究中使用的皮质醇浓度(20 nM和100 nM)模拟了生理性和病理性应激状态下的胎儿暴露水平，增强了研究结果的临床相关性。这些发现不仅深化了我们对应激与神经发育障碍关系的认识，也为早期干预提供了潜在靶点。

研究的局限性在于使用的体外培养系统虽然能够精确控制实验条件，但无法完全模拟体内的复杂环境。未来需要在动物模型中进行验证，并进一步阐明非GR机制的具体分子通路。

总的来说，这项研究为我们理解产前应激影响胎儿脑发育的机制提供了重要证据，提示维持孕期糖皮质激素稳态对子代神经精神健康的重要性。这些发现不仅对精神分裂症有启示意义，也可能适用于其他神经发育障碍疾病的研究。